JPH02224380A - 圧電変位素子及びその製造方法 - Google Patents
圧電変位素子及びその製造方法Info
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- JPH02224380A JPH02224380A JP1045892A JP4589289A JPH02224380A JP H02224380 A JPH02224380 A JP H02224380A JP 1045892 A JP1045892 A JP 1045892A JP 4589289 A JP4589289 A JP 4589289A JP H02224380 A JPH02224380 A JP H02224380A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、アクチュエータやブザー等に使用するための
圧電変位素子及びその製造方法に関する。
圧電変位素子及びその製造方法に関する。
［従来の技術〕
アクチュエータやブザー等に用いられている従来のモノ
モルフ構造の圧電変位素子は、第２図に示すように圧電
性磁器１と、一対の電極２．３と、金属板４とから成る
。
モルフ構造の圧電変位素子は、第２図に示すように圧電
性磁器１と、一対の電極２．３と、金属板４とから成る
。
［発明が解決しようとする課題］
ところで、圧電変位素子の小型化、低電圧駆動化が要求
されている。この要求に応える為に、圧電性磁器を薄く
することが必要になり、１００μｍ以下の肉厚の圧電性
磁器が作られている。しかし、圧電性磁器を薄くすれば
、機械的強度が低下し、電極形成工程又は分極処理工程
又は金属板の接着工程で圧電性磁器が破損し、製造歩留
りが低下する。
されている。この要求に応える為に、圧電性磁器を薄く
することが必要になり、１００μｍ以下の肉厚の圧電性
磁器が作られている。しかし、圧電性磁器を薄くすれば
、機械的強度が低下し、電極形成工程又は分極処理工程
又は金属板の接着工程で圧電性磁器が破損し、製造歩留
りが低下する。
そこで、本発明の目的は、小型化又は低電圧駆動が可能
であるにも拘らず、厚い磁器を有している圧電変位素子
及びその製造方法を提供することにある。
であるにも拘らず、厚い磁器を有している圧電変位素子
及びその製造方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するための本発明は、一方の主面側に圧
電変位する第１の領域を有し、他方の主面側に前記第１
の領域よりも圧電変位が少ないか又は圧電変位しない第
２の領域を有する磁器と、前記一方及び他方の主面に設
けられた第１及び第２の電極とから成る圧電変位素子に
係わるものである。
電変位する第１の領域を有し、他方の主面側に前記第１
の領域よりも圧電変位が少ないか又は圧電変位しない第
２の領域を有する磁器と、前記一方及び他方の主面に設
けられた第１及び第２の電極とから成る圧電変位素子に
係わるものである。
また、上記目的を達成するための圧電変位素子の製造方
法は、一対の主面を有する板状の圧電性磁器の一方の主
面に卑金属又は卑金属化合物を含む電極材料の層を形成
し、加熱処理によって卑金属又は卑金属化合物を前記磁
器の他方の主面に達しない深さに拡散させることによっ
て圧電変位が少ないか又は圧電変位しない領域を形成す
ることを特徴とするものである。
法は、一対の主面を有する板状の圧電性磁器の一方の主
面に卑金属又は卑金属化合物を含む電極材料の層を形成
し、加熱処理によって卑金属又は卑金属化合物を前記磁
器の他方の主面に達しない深さに拡散させることによっ
て圧電変位が少ないか又は圧電変位しない領域を形成す
ることを特徴とするものである。
［作用］
本発明の圧電変位素子における第１の領域は従来の圧電
性磁器と同様に作用する。この第１の領域を薄く形成し
ても、第１の領域に一体に第２の領域が形成されている
ので、磁器の強度の低下を防ぐことができる。また、第
２の領域は従来の金属板と等価な機能を有する。
性磁器と同様に作用する。この第１の領域を薄く形成し
ても、第１の領域に一体に第２の領域が形成されている
ので、磁器の強度の低下を防ぐことができる。また、第
２の領域は従来の金属板と等価な機能を有する。
［第１の実施例］
本発明の第１の実施例に係わる圧電変位素子及びその製
造方法を説明する４ ）Ｏ−ＰｂＴｉＯ３ Ｐ ｂ （Ｚ ｎ １／３ Ｎ ｂ ２／３ ３−Ｐ
ｂＺｒＯ−（ＬｉＬａ）１／２７１０３（ＬｉＢｌ）
Ｔｉｅ３系磁器を得るために、１／２ Ｐ ｂ （Ｚ ｎ １／３ Ｎ ｂ ２／３ ） ０３
が２３モル部、ＰｂＴｌＯ３が２７．６モル部、 ＰｂＺｒ０ が４１．４モル部、 （Ｌ ｉ Ｌ ａ ） Ｔ ｉ Ｏ３が２モル部、
１／２ （ＬｉＢｉ）１，２ＴｉＯ３が６モル部、の割合となる
ように各材料粉末を計量し、主成分原料粉末を得、この
主成分原料粉末１００重量部に対して副成分としてＮｂ
２Ｏ５の粉末を０．５重量部添加した。
造方法を説明する４ ）Ｏ−ＰｂＴｉＯ３ Ｐ ｂ （Ｚ ｎ １／３ Ｎ ｂ ２／３ ３−Ｐ
ｂＺｒＯ−（ＬｉＬａ）１／２７１０３（ＬｉＢｌ）
Ｔｉｅ３系磁器を得るために、１／２ Ｐ ｂ （Ｚ ｎ １／３ Ｎ ｂ ２／３ ） ０３
が２３モル部、ＰｂＴｌＯ３が２７．６モル部、 ＰｂＺｒ０ が４１．４モル部、 （Ｌ ｉ Ｌ ａ ） Ｔ ｉ Ｏ３が２モル部、
１／２ （ＬｉＢｉ）１，２ＴｉＯ３が６モル部、の割合となる
ように各材料粉末を計量し、主成分原料粉末を得、この
主成分原料粉末１００重量部に対して副成分としてＮｂ
２Ｏ５の粉末を０．５重量部添加した。
次に、主成分原料粉末と副成分との合計重量に対して、
アクリル酸エステルポリマーグリセリン縮合リン酸塩の
水溶液から成る有機バインダを１５１：量％添加し、更
に５０重量％の水を加え、これ等をボールミルに入れて
粉砕し、混合して磁器原料のスラリーを作製した。
アクリル酸エステルポリマーグリセリン縮合リン酸塩の
水溶液から成る有機バインダを１５１：量％添加し、更
に５０重量％の水を加え、これ等をボールミルに入れて
粉砕し、混合して磁器原料のスラリーを作製した。
つぎに、このスラリーを使用してドクタブレード法によ
り、厚さ約１５０μｍのグリーンシートを作った０次に
このシートを長さ４５市、幅１５市の長方形になるよう
にカットした後、１１５０℃で２時間焼成することによ
り、厚さ約１００μｍ、長さ約３０ｒｍ、幅約１０市の
圧電性磁器を得た。
り、厚さ約１５０μｍのグリーンシートを作った０次に
このシートを長さ４５市、幅１５市の長方形になるよう
にカットした後、１１５０℃で２時間焼成することによ
り、厚さ約１００μｍ、長さ約３０ｒｍ、幅約１０市の
圧電性磁器を得た。
次に、第１図（Ａ）に示すように圧電性磁器１１の一方
の主面に、Ａｇ粉末が１００重量部、Ｐｂｏ−Ｂ Ｏ
−３１０２系ガラス粉末が１０重１部、有機バインダー
が２０重量部からなる導電ペーストを塗布して第１の導
電ペースト層１２を形成し、また他方の主面に、Ｚｎ粉
末が１００重量部、ＰｂＯ−８２０３−３１０２系ガラ
ス粉末が１０重量部、有機バインダーが２０重量部から
なる導電ペーストを塗布して第２の導電ペースト層１３
を形成した。
の主面に、Ａｇ粉末が１００重量部、Ｐｂｏ−Ｂ Ｏ
−３１０２系ガラス粉末が１０重１部、有機バインダー
が２０重量部からなる導電ペーストを塗布して第１の導
電ペースト層１２を形成し、また他方の主面に、Ｚｎ粉
末が１００重量部、ＰｂＯ−８２０３−３１０２系ガラ
ス粉末が１０重量部、有機バインダーが２０重量部から
なる導電ペーストを塗布して第２の導電ペースト層１３
を形成した。
次に、第１図に示すものを６５０℃の温度で大気中にお
いて３０分間熱処理し、第１図（Ｂ）に示す第１及び第
２の電極１２ａ、１２ｂを得た。
いて３０分間熱処理し、第１図（Ｂ）に示す第１及び第
２の電極１２ａ、１２ｂを得た。
なお、熱処理を施すと、第２の導電ペースト層１３中の
Ｚｎ（亜鉛）が磁器１１に拡散し、磁器１１の中にＺｎ
非拡散領域から成る第１の領域１１ａと、Ｚｎ拡散領域
から成る第２の領域１１ｂとが生じる。第１の領域１１
ａは圧電変位を得ることができる領域であり、第２の領
域１１ｂは還元層であって圧電変位を得ることができな
い半導体領域である。
Ｚｎ（亜鉛）が磁器１１に拡散し、磁器１１の中にＺｎ
非拡散領域から成る第１の領域１１ａと、Ｚｎ拡散領域
から成る第２の領域１１ｂとが生じる。第１の領域１１
ａは圧電変位を得ることができる領域であり、第２の領
域１１ｂは還元層であって圧電変位を得ることができな
い半導体領域である。
次に、静電容量ＣをＬＣＲメーターにより１ｋＨｚ、Ｉ
Ｖｒｍｓの条件で測定したところ１２４゜２ｎＦであっ
た。この静電容量値から第１の領域１１ａの厚みを推定
した後、１２０℃のシリコンオイル中で、第１の領域１
１ａに対して２ｋＶ／關となるように直流電圧を第１及
び第２の電極１２ａ、１３ａ間に印加し、約１時間の分
極処理を施した０分極処理から２４時間経過した後に、
磁器１１の一端を固定し、一対のｔ極１２ａ、１３ａに
直流電圧５０Ｖを分極方向と同じ方向になる極性で印加
して磁器１１の他端の変位量δを光電式非接触変位計を
用いて測定しなところ、４０μｍであった。
Ｖｒｍｓの条件で測定したところ１２４゜２ｎＦであっ
た。この静電容量値から第１の領域１１ａの厚みを推定
した後、１２０℃のシリコンオイル中で、第１の領域１
１ａに対して２ｋＶ／關となるように直流電圧を第１及
び第２の電極１２ａ、１３ａ間に印加し、約１時間の分
極処理を施した０分極処理から２４時間経過した後に、
磁器１１の一端を固定し、一対のｔ極１２ａ、１３ａに
直流電圧５０Ｖを分極方向と同じ方向になる極性で印加
して磁器１１の他端の変位量δを光電式非接触変位計を
用いて測定しなところ、４０μｍであった。
比較のなめに、第１図（Ａ）のペースト層１２．１３の
いずれも銀ペーストとして、これを８００℃で焼き付け
た他は、第１の実施例と同一方法で圧電変位素子を作り
、第１の実施例と同一の方法で特性を測定したところ、
静電容量Ｃは１０２゜８ｎＦ、変位量δは零であった。
いずれも銀ペーストとして、これを８００℃で焼き付け
た他は、第１の実施例と同一方法で圧電変位素子を作り
、第１の実施例と同一の方法で特性を測定したところ、
静電容量Ｃは１０２゜８ｎＦ、変位量δは零であった。
両者の比較から明らかなように、本実施例によれば、金
属板を接着することなしに必要な変位量を得ることがで
きる。
属板を接着することなしに必要な変位量を得ることがで
きる。
［第２の実施例］
ペースト層１２１．１３の焼付は温度を７００’Ｃ５７
５０℃、８００℃、８５０’Ｃに変えた他は、第１の実
施例と同一の方法で圧電変位素子をそれぞれ作り、それ
ぞれの特性を第１の実施例と同一の方法で測定したとこ
ろ、７００℃の場合には静電容量Ｃが１５４．１ｎＦ、
変位量δが７０μｍであり、７５０℃の場合にはＣが１
７４．３ｎＦ、δが１０５μｍであり、８００℃の場合
にはＣが２０６．５ｎＦ、δが１４０μｍであり、８５
０℃の場合にはＣが２２４．５ｎＦ、δが１５５μｍで
あった。
５０℃、８００℃、８５０’Ｃに変えた他は、第１の実
施例と同一の方法で圧電変位素子をそれぞれ作り、それ
ぞれの特性を第１の実施例と同一の方法で測定したとこ
ろ、７００℃の場合には静電容量Ｃが１５４．１ｎＦ、
変位量δが７０μｍであり、７５０℃の場合にはＣが１
７４．３ｎＦ、δが１０５μｍであり、８００℃の場合
にはＣが２０６．５ｎＦ、δが１４０μｍであり、８５
０℃の場合にはＣが２２４．５ｎＦ、δが１５５μｍで
あった。
［第３の実施例］
第１の実施例におけるＺｎペーストの代りに、Ｓｎペー
スト、Ｎ１ペースト、ＡＩペーストを使用してペースト
層１３をそれぞれ作り、７００’Ｃで焼付処理した他は
第１の実施例と同一の方法でそれぞれの圧電変位素子を
作り、第１の実施例と同一方法で特性を測定したところ
、Ｓｎペーストの場合にはＣが１５０．６ｎＦ、δが６
０ｕｍであり、Ｎｉペーストの場合にはＣが１４３．６
ｎＦ、δが５０μｍであり、ＡＩペーストの場合にはＣ
が１６１．５ｎＦ、δが７５．ｃｚｍであった。
スト、Ｎ１ペースト、ＡＩペーストを使用してペースト
層１３をそれぞれ作り、７００’Ｃで焼付処理した他は
第１の実施例と同一の方法でそれぞれの圧電変位素子を
作り、第１の実施例と同一方法で特性を測定したところ
、Ｓｎペーストの場合にはＣが１５０．６ｎＦ、δが６
０ｕｍであり、Ｎｉペーストの場合にはＣが１４３．６
ｎＦ、δが５０μｍであり、ＡＩペーストの場合にはＣ
が１６１．５ｎＦ、δが７５．ｃｚｍであった。
［変形例］
本発明は上述の実施例に限定されるものでなはく、例え
ば次の変形が可能なものである。
ば次の変形が可能なものである。
（１） ペーストの焼付温度は５５０’Ｃ〜８５０℃の
範囲が適当であり、６５０℃〜８５０℃の範囲が特に良
い、ペーストの焼付温度が低いとペースト中の卑金属又
はその酸化物が磁器１１の粒界に拡散し難く、還元層即
ち半導体化された第２の領域１１ｂが不十分となり、逆
に焼付温度が高過ぎると、電極金属が酸化してしまう。
範囲が適当であり、６５０℃〜８５０℃の範囲が特に良
い、ペーストの焼付温度が低いとペースト中の卑金属又
はその酸化物が磁器１１の粒界に拡散し難く、還元層即
ち半導体化された第２の領域１１ｂが不十分となり、逆
に焼付温度が高過ぎると、電極金属が酸化してしまう。
（２） 圧電性の第１の領域１１ａに対する第１の電極
１２ａはＡｇ等の貴金属で形成することが好ましいが、
卑金属で形成することもできる。
１２ａはＡｇ等の貴金属で形成することが好ましいが、
卑金属で形成することもできる。
卑金属で形成する場合には、メツキ法又はスパッタリン
グ法又はペーストの低温焼付で形成する。
グ法又はペーストの低温焼付で形成する。
（３） 磁器１１はＢ ａ Ｔ ｉ Ｏｓを主成分とす
るものであってもよい。
るものであってもよい。
（４） 第２の領域１１ｂを形成するために、卑金属の
ペースト層１３ａの代りに、卑金属のスパッタリング層
、メツキ層等を設け、熱処理することによって拡散させ
てもよい。
ペースト層１３ａの代りに、卑金属のスパッタリング層
、メツキ層等を設け、熱処理することによって拡散させ
てもよい。
（５） 第２の電ｆ！１３ ａに金属板等を接着しても
よい。
よい。
［発明の効果］
上述のように本発明によれば、磁器を薄型化せずに実質
的に薄型化したと同等の°圧電効果を有する圧電変位素
子を提供することができる。従って、圧電変位素子の製
造歩留りが向上する。また、金属板を接着することなし
に、モノモルフ型の圧電変位素子を構成することができ
る。
的に薄型化したと同等の°圧電効果を有する圧電変位素
子を提供することができる。従って、圧電変位素子の製
造歩留りが向上する。また、金属板を接着することなし
に、モノモルフ型の圧電変位素子を構成することができ
る。
第１図（Ａ）（Ｂ）は本発明の実施例に係わる圧電変位
素子を製造工程順に示す原理的な断面図、第２図は従来
の圧電変位素子を示す断面図である。 １１・・・磁器、ｌｌａ・・・第１の領域、ｌｌｂ・・
・第２の領域、１２ａ・・・第１の電極、１３ａ・・・
第２の電極。
素子を製造工程順に示す原理的な断面図、第２図は従来
の圧電変位素子を示す断面図である。 １１・・・磁器、ｌｌａ・・・第１の領域、ｌｌｂ・・
・第２の領域、１２ａ・・・第１の電極、１３ａ・・・
第２の電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ［１］一方の主面側に圧電変位する第１の領域を有し、
他方の主面側に前記第１の領域よりも圧電変位が少ない
か又は圧電変位しない第２の領域を有する磁器と、 前記一方及び他方の主面に設けられた第１及び第２の電
極と から成る圧電変位素子。 ［２］一対の主面を有する板状の圧電性磁器の一方の主
面に卑金属又は卑金属化合物を含む電極材料の層を形成
し、加熱処理によって卑金属又は卑金属化合物を前記磁
器の他方の主面に達しない深さに拡散させることによっ
て圧電変位が少ないか又は圧電変位しない領域を形成す
ることを特徴とする圧電変位素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1045892A JP2584310B2 (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 圧電変位素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1045892A JP2584310B2 (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 圧電変位素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02224380A true JPH02224380A (ja) | 1990-09-06 |
| JP2584310B2 JP2584310B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=12731896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1045892A Expired - Lifetime JP2584310B2 (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 圧電変位素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2584310B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6235748A (ja) * | 1985-08-09 | 1987-02-16 | Hitachi Ltd | 多重集配信装置 |
| JPH01232812A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-18 | Fujitsu Ltd | タンタル酸リチウムウェハ分極反転層形成方法 |
-
1989
- 1989-02-27 JP JP1045892A patent/JP2584310B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6235748A (ja) * | 1985-08-09 | 1987-02-16 | Hitachi Ltd | 多重集配信装置 |
| JPH01232812A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-18 | Fujitsu Ltd | タンタル酸リチウムウェハ分極反転層形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2584310B2 (ja) | 1997-02-26 |
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